2019年彈道學(xué)課程設(shè)計(jì)

沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)（論文）評語及成績評定指導(dǎo)教師評語:評分指導(dǎo)教師（簽字）年____月____日課程設(shè)計(jì)（論文）及答辯評分:.學(xué)生工作態(tài)度和平時(shí)表現(xiàn)（共20分）;.論文格式規(guī)范、語言流暢（共20分）;.數(shù)據(jù)完整、分析論述充分合理，結(jié)論正確（共20分）;.答辯表述能力（共20分）;.基本概念及回答問題情況（共20分）。課程設(shè)計(jì)總成績答辯組成員（簽字）年__月—日IV沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書綜合課程設(shè)計(jì)（B2）任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：100mm加農(nóng)炮殺傷爆破彈空氣動(dòng)力特性分析和彈道計(jì)算二、已知條件： 1結(jié)構(gòu)尺寸（見附圖）2彈丸直徑D=100mm3彈丸初速vQ=900m/s：彈丸總長度L560m4彈丸射角0455彈丸質(zhì)量m=15.6kg6彈丸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比Jy/Jx=2.0354kgd/0.2152kgd=9.467火炮纏度n=32（d）8引信為海千寸1引信，其外露長度為129m,質(zhì)量為0.641kg旋入彈體深度為29刖，小端直徑為8m：9彈丸質(zhì)心位置（距彈底）X=172m10彈體材料D60三、設(shè)計(jì)要求： 1用AUTOCAD 繪制彈體零件圖和半備彈丸圖2對彈丸結(jié)構(gòu)進(jìn)行空氣動(dòng)力特性分析3利用所學(xué)方法進(jìn)行彈丸空氣動(dòng)力參數(shù)計(jì)算4根據(jù)彈丸空氣動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行彈道計(jì)算5進(jìn)行彈道飛行穩(wěn)定性計(jì)算6總結(jié)分析計(jì)算結(jié)果7撰寫課程設(shè)計(jì)說明書沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書前言本次課程設(shè)計(jì)主要是對100mm加農(nóng)炮殺傷爆破彈的空氣動(dòng)力特性分析和彈道的計(jì)算。是以《彈道學(xué)》和《空氣動(dòng)力學(xué)》為基礎(chǔ)的綜合課程設(shè)計(jì)。是在學(xué)習(xí)課程之后對我們的知識的加深理解和檢驗(yàn)?！稄椀缹W(xué)》是一門研究彈丸從發(fā)射到終點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其發(fā)生的現(xiàn)象的學(xué)科，全彈道可以分為：起始彈道、內(nèi)彈道、中間彈道、外彈道和終點(diǎn)彈道。內(nèi)彈道是研究火藥氣體對彈丸作用的學(xué)科即是彈丸膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)規(guī)律；外彈道是研究空氣對彈丸作用及其有關(guān)問題的學(xué)科。都是為了達(dá)到遠(yuǎn)程壓制、精確打擊和大威力的目的?！犊諝鈩?dòng)力學(xué)》是研究物體和在空氣之間有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，即物體在空氣中運(yùn)動(dòng)或物體不動(dòng)而空氣流過物體時(shí)，空氣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及作用力（空氣內(nèi)部的和空氣對物體對空氣的）所服從的規(guī)律?？蓺w納為：彈丸飛行時(shí)，周圍空氣的相對運(yùn)動(dòng)規(guī)律；空氣與彈丸相互作用下的力和力矩組；尋求改善作用彈丸上的空氣動(dòng)力，提高飛行穩(wěn)定性?？諝鈩?dòng)力學(xué)導(dǎo)源于流體力學(xué)，流體力學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)分支,主要研究流體中的作用力及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律?？諝鈩?dòng)力學(xué)是航天航空重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一，是飛行器設(shè)計(jì)的先行官，是航天航空領(lǐng)域的重要專業(yè)之一。它在學(xué)術(shù)研究內(nèi)容是流體力學(xué)的一個(gè)分支，但是在航天航空的作用流體力學(xué)本身。著名的空氣動(dòng)力學(xué)家吳鎮(zhèn)遠(yuǎn)在他的1981年的學(xué)術(shù)論文說到，19世紀(jì)末開始預(yù)測作用在運(yùn)動(dòng)物體上的空氣作用力和力矩將成為空氣動(dòng)力學(xué)的研究主題。彈丸空氣動(dòng)力學(xué)與外彈道學(xué)的關(guān)系極為密切，外彈道學(xué)是討論彈丸在空中飛行運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其相關(guān)問題的科學(xué)。外彈道學(xué)研究對象中所謂“彈丸在空中的運(yùn)動(dòng)”是指彈丸質(zhì)心運(yùn)動(dòng)一一旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)；所謂“相關(guān)問題”是指彈丸在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的空氣動(dòng)力、彈丸飛行穩(wěn)定性理論和外彈道學(xué)的重要應(yīng)用一一射表編制和彈道設(shè)計(jì)。主要任務(wù)：“100mm殺爆彈空氣動(dòng)力特性分析和彈道計(jì)算”就是應(yīng)用《空氣動(dòng)力學(xué)》和《外彈道學(xué)》以及相關(guān)的彈道表的相關(guān)知識，結(jié)合彈丸結(jié)構(gòu)參數(shù)分析空氣動(dòng)力特性、計(jì)算迎角為零時(shí)的空氣動(dòng)力，以及空氣中的彈道計(jì)算和飛行穩(wěn)定性計(jì)算。學(xué)生簽字：寄小龍日期：2010年6月VI沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書目錄1繪制彈丸零件圖和半備彈丸圖 2彈丸結(jié)構(gòu)空氣動(dòng)力特性分析 彈丸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 彈丸所受空氣動(dòng)力和力矩參數(shù) 3迎角為零時(shí)彈丸空氣動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 彈頭部波阻系數(shù)的計(jì)算 彈尾部波阻系數(shù)的計(jì)算 彈體表面摩擦阻力系數(shù) 彈體底部阻力系數(shù)的計(jì) 4外彈道計(jì)算 5彈丸飛行穩(wěn)定性計(jì)算 彈丸陀螺穩(wěn)定性計(jì)算 彈丸追隨穩(wěn)定性計(jì)算 6結(jié)果分析 7結(jié)束語 參考文獻(xiàn) 附圖1附圖2附圖3VII沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1繪制彈丸零件圖和半備彈丸圖據(jù)任務(wù)書所提供的彈體結(jié)構(gòu)簡圖和尺寸，運(yùn)用AutoCAD繪制100mm加農(nóng)殺爆彈彈體結(jié)構(gòu)圖，（彈體圖，半備彈丸圖和彈丸零件圖）標(biāo)出相關(guān)尺寸，小的地方進(jìn)行放大或者解剖，以便于識圖和計(jì)算。工作內(nèi)容：1.100mm殺爆彈的半備彈丸圖即是裝配圖。（見附圖一）2.100mm殺爆彈彈體圖。（見附圖二）3.彈體零件圖（防潮帽）。（見附圖三）通過畫圖可以加深我們對彈丸的認(rèn)識和理解，更了解彈丸具體結(jié)構(gòu)。比如：彈丸由三部分（彈頭部、圓柱部和彈尾部）組成，彈頭部有錐形、圓弧形和拋物線形；彈體有一定的比例，圓柱部在1—2d左右，彈帶離彈尾大于d/4,彈尾錐角在9度等。有些彈丸還具有穩(wěn)定裝置。他這些都是為了達(dá)到減小阻力，加強(qiáng)穩(wěn)定性和擴(kuò)大裝藥量的綜合利用。也加深了我們對CAD軟件的運(yùn)用，加強(qiáng)我們對機(jī)械制圖的運(yùn)用。更加熟練的進(jìn)行利用標(biāo)注樣式管理器，創(chuàng)建尺寸標(biāo)注樣式，根據(jù)需要，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注、帶尺寸公差標(biāo)注、圓柱標(biāo)注等。為了快捷畫圖熟練利用鏡像、復(fù)制、偏移等功能，會(huì)用些％%c、％%d、%%P在CAD上表示直徑、度數(shù)和正負(fù)號等。對特殊的地方進(jìn)行放大或者解剖，便于識圖和計(jì)算等!這些任務(wù)安排在第一周完成!沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文2對彈丸結(jié)構(gòu)進(jìn)行空氣動(dòng)力特性分析2.1彈丸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算彈丸彈體形狀可看成是由一條母線繞對稱軸旋轉(zhuǎn)而成的，這樣的物體稱為旋成體。它一般由三部分組成：削尖的彈頭部，延伸的圓柱部，收縮的彈尾部。對于尾翼穩(wěn)定的彈丸還要加上穩(wěn)定裝置（如尾翼），彈丸的各部分的外形結(jié)構(gòu)、重量與質(zhì)量的分布設(shè)計(jì)是否合理，對彈丸的彈道性能、氣動(dòng)力好壞和威力的大小有很大的影響。頭部的頭頂角記為4,一般不大于20°；在高速飛行時(shí)，頭部越長，波阻越小，頭部母線和圓柱部相割（而不是相切）有利。圓柱部長度約為1—2d,圓柱部較長可以保證彈丸在膛內(nèi)穩(wěn)定和一定的裝藥空間而保證彈丸威力。彈帶離彈尾部距離要大于d/4以避免附面層因彈帶存在而和彈體分離，致使渦阻增大。但是圓柱部增長，摩阻要增大。為了減小尾部的波阻，采用截頭錐形尾部，尾部收縮角記為用在6-9為好，一般小于10°。彈體的長細(xì)比不一樣，一般的旋成體長細(xì)比在4.16。為分析方便，采用柱坐標(biāo)系。100mm殺爆彈的旋成體結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示。圖2.1旋成體結(jié)構(gòu)圖組成旋成體的幾何參量如下：旋成體最大直徑 D=100mm;旋成體底截面直徑 Dd=87.9mm;彈頭部長度 Ln=314mm;圓柱部長度 Lc=211mm;彈尾部長度 Lt=35mm;沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文旋成體總長度 LB=560mm;彈頭部頭頂角 4=18.1°;彈尾部收縮角 耳=9°;除上述幾何參量外，還有幾個(gè)無量綱量:旋成體長徑比： B=5.60L彈頭部長徑比： 4=3.14nDmL圓柱部長徑比： -=2.11cDm彈尾部長徑比： ±=0.35tDm旋成體收縮比：Sd=1=21=0.7726dSD2mm2.2空氣動(dòng)力和力矩參數(shù)彈丸在空氣中飛行可以看成是以同樣速度的氣流流向彈丸，其間彈丸和空氣之間的相互作用是一樣的，彈丸和空氣之間存在表面力的作用，表面力有兩種：一種是垂直彈體表面的力（即是法向力），一種是切于彈體表面的力（即是摩擦力），重力引起的質(zhì)量力和其他引力忽略不計(jì)，另外在底部發(fā)生流動(dòng)分離。形成一個(gè)底部低壓區(qū)，這些分布力沿彈體表面積分得一個(gè)總空氣動(dòng)力向量，這個(gè)總的空氣動(dòng)力向量在氣流方向和垂直于氣流的方向的投影稱為阻力和升力。旋成體上所受的總空氣動(dòng)力R總空氣動(dòng)力矩M在各個(gè)坐標(biāo)軸上的投影具有不同的名稱。見圖2.2在速度坐標(biāo)系中：

沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文圖2.2坐標(biāo)系X——R在ox軸上投影，稱為阻力；Y——R在oy軸上投影，稱為升力；Z——R在oz軸上投影，稱為側(cè)向力；Mx——M在ox軸上投影,稱為滾轉(zhuǎn)力矩；My——M在oy軸上投影,稱為偏航力矩；Mz——M在oz軸上投影，稱為俯仰力矩。計(jì)算空氣動(dòng)力時(shí),經(jīng)常采用它們的無量綱系數(shù)。無量綱系數(shù)是空氣動(dòng)力學(xué)中一個(gè)重要的概念，也是衡量氣動(dòng)力性能優(yōu)劣的重要參量?？諝鈩?dòng)力R的模正比于丫2$，其中、V分別是來流密度和速度，S是特征面積，對旋成體彈丸取彈體的最大截面積5。而空氣動(dòng)力矩M的模正比于丫2$5其中1是特征長度，取全彈長1臚定義無量綱空氣動(dòng)力系數(shù)如下：X1pX1pV2S

288Cx——阻力系數(shù)——,Cy——升力系數(shù)2 88ZC-j ,C—側(cè)向力系數(shù)z1PV2s288m1Mx一，mx 滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)x1PV2SL2 88M ，一，一，m-： y——，my 偏航力矩系數(shù)y-pV2SL288m1Mz,mz——俯仰力矩系數(shù)z-pV2SL288

沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文所以力（矩）系數(shù)表示該力的大小對于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)力（矩）1V2s（或1。V2SL）2 288的大小之比。研究彈丸在空氣中運(yùn)動(dòng)所受的空氣動(dòng)力時(shí)，通常使用彈體坐標(biāo)系較方便。彈體坐標(biāo)系:X1—軸向力Y1 法向力Z1—側(cè)向力M x1 滾轉(zhuǎn)力矩X1—軸向力Y1 法向力Z1—側(cè)向力M x1 滾轉(zhuǎn)力矩M y1 偏航力矩M z1 俯仰力矩Cz1——側(cè)向力系數(shù)mx1——滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)my1偏航力矩系數(shù)mz1——俯仰力矩系數(shù)TOC\o"1-5"\h\z對于無尾翼彈，當(dāng)自由來流為均勻直線時(shí)Cz、mx、！^以及Cz1、mxi、myi都等于零?？諝鈩?dòng)力系數(shù)在兩坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)換關(guān)系式為：X￥ X￥C Ccos CsinC Ccos Csinmm其逆關(guān)系為C Ccos CsinC Csin Ccosmm沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文3迎角為零時(shí)彈體空氣動(dòng)力特性計(jì)算當(dāng)迎角為零時(shí)，由于對稱關(guān)系，彈體只受到軸向力，法向力和俯仰力矩均等于零,阻力的一般表達(dá)式可寫為：XC1V2s0x02m其中C為迎角為零時(shí)的阻力系數(shù),x0在超音速下可寫為:x0其中C為迎角為零時(shí)的阻力系數(shù),x0在超音速下可寫為:x0xfCxdCxnCxt(3.1)式中，Cxn頭部波阻系數(shù)；CCxn頭部波阻系數(shù)；Cxd——彈底部阻力系數(shù)；CxtCxt——尾部波阻系數(shù)；Cxf——彈體摩阻系數(shù)。3.1彈頭部波阻系數(shù)的計(jì)算彈頭的形狀對彈頭波有影響：彈體越鈍，多。減小波阻的方法可以使彈頭部銳長。擾動(dòng)越強(qiáng)，激波越強(qiáng)。消耗的彈的動(dòng)能越馬赫數(shù)3.1彈頭部波阻系數(shù)的計(jì)算彈頭的形狀對彈頭波有影響：彈體越鈍，多。減小波阻的方法可以使彈頭部銳長。擾動(dòng)越強(qiáng)，激波越強(qiáng)。消耗的彈的動(dòng)能越馬赫數(shù)M匚=900/340=2.65>1為超音速。a尖拱形彈頭部的阻力系數(shù)由Cxn[(0.0016^l002)()1.7Cxn[(0.0016^l002)()1.7]1M2o8=[0.00160.002、 )181.7]12.6521964216 a n ； )14(M 18)428 n1963.143.1416514(2.6518)3.143.14（3.2）=0.08406所以彈頭波阻系數(shù)為:CxnCxn=0.08406沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文引信前端面為平頭，其前端面橫截面積所帶來的阻力需估算進(jìn)去。引信前端提供的附加阻力系數(shù)為CC)工 (3.3)xaxnaSm=1.650,24=0.01027850其中，匕n)a由《空氣動(dòng)力學(xué)》圖10—22(336頁)查得(Cxn)a=1.6;TOC\o"1-5"\h\zD2 82S——前端面橫截面積，S，=j3.14=50.24mm2；a a4 4S 彈丸最大橫截面積，S D」=10023.147850mm2;m m4 4所以：ACxa=0.0102所以彈頭部波阻系數(shù)為CxnCxn Cxa=0.08406+0.0102=0.09426彈尾部波阻系數(shù)的計(jì)算彈尾部有收縮形和擴(kuò)張形，采用收縮是為了減小底阻，通過減小底部面積從而減小底阻力，但是收縮又出現(xiàn)了波阻，此外，收縮形彈尾對全彈的縱向穩(wěn)定不利。對截錐形收縮尾部，波阻系數(shù)由C [(0.00160.002)()1.7](1S-)0.5 (3.4)xt M2t d=[0.00160：002)91.7)l,i0.77262.652=0.03766所以彈尾波阻系數(shù)： Cxt=0.03766沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文彈體摩擦阻力系數(shù)的計(jì)算摩阻是由于空氣相對摩擦產(chǎn)生的阻力，彈丸在空氣飛行中，帶動(dòng)彈丸表面薄空氣從而消耗了彈丸的動(dòng)能，減小了速度，摩阻和彈丸的表面光潔有關(guān)，制造俎糙的彈丸可以使彈丸的摩阻增加2—3倍,在表面涂漆可以改善表面光潔，可以使射程提高0.5-2.5%,在亞音速時(shí)，彈丸的摩阻占總阻的35-40%,超音速只占10%左右。目前求摩擦阻力系數(shù)時(shí)，基本上是利用平面物體的研究結(jié)果。這樣就把彈體展成一“相等平板”來處理，它的單面積等于彈體實(shí)際受摩擦表面積$屋長度等于彈體長Lb。雷諾數(shù)ReL…雷諾數(shù)ReL…J.20690。0.56=3.45>1071.78105式中〃8=1.789火0-51^/05,pj.22朱g/m3均由查表2得。一般情況下取臨界雷諾數(shù)Re*6.5火06ReL>Re*,對于高速彈丸(尤其是旋轉(zhuǎn)彈丸)的摩阻計(jì)算，常把附面層全部視為紊流狀態(tài)，則其彈體摩擦阻力系數(shù)。f為TOC\o"1-5"\h\zC 0.032(10.2M2)0.467〃SX (3.5)xfBR0.145 AS0.032 13.5910700.032 13.591070.1450.22.652)0.4671.23138709.527850=0.0373式中，nA——形狀修正系數(shù)，由《空氣動(dòng)力學(xué)》圖10-1查得”=1.23;Sfs引信s彈頭s圓柱S彈尾S 彈體側(cè)面積， d(Dd)2(DD)n](DD)lTOC\o"1-5"\h\zf -m d- Dl m d——t2cos 3 mc2cos0 td①d)2DD)八iD(Dl) m d- Dl m d12cos 3 mc2cos0 t=138709.52mm2數(shù)據(jù)代入式(3.5)算得Cxf=0.0373

沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文彈體底部阻力系數(shù)的計(jì)算由于附面層的分離，形成旋渦而使彈丸前后出現(xiàn)壓力差，造成底部阻力。對于超音速彈丸，底阻占30%左右，而亞音速彈丸，底阻占60—60%左右，所以對于減小底阻是有很大意義的，現(xiàn)在有采用底凹或者底排，提高底亞，減小底阻。超音速時(shí)，底阻的形成原因不僅與外部氣流的引射作用有關(guān)，而且與尾激波有關(guān)。影響底部阻力的主要因素有：Re數(shù)、附面層特性、尾部外形、底部熱狀態(tài)、有無噴流、馬赫數(shù)、迎角、飛行高度等?？衫媒乒焦浪愕鬃?。 '一 ■56 —有效長徑比Ae='—=v'----=2.69 （332頁）Q\，0.7726-dk=M=265=0.9851 2.69…,底阻系數(shù)可由c…,底阻系數(shù)可由c、d=竺5A(3.6)0.77260.850.985(20.985)0.77262.652=0.0935所以底部阻力系數(shù)：Cxd=0.0935所以阻力系數(shù)為：J。CxfCxdCxnCxt=0.0373+0.0935+0.09426+0.03766=0.26272Cx鼓v0=900m/s查圖10—32(340頁)得cx=0.281TOC\o"1-5"\h\z由43年阻力定律得彈形系數(shù)iy?=02|K=0.932c(Ma) 0.282xoid21030.9320.12103c 0.597m 15.6沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文4外彈道計(jì)算外彈道解法有數(shù)值積分法、近似分析法和彈道表解法，主要手段是計(jì)算機(jī)，有時(shí)候是手算和計(jì)算器，現(xiàn)在是主要使用后者，彈道解法是在某個(gè)阻力定律和標(biāo)準(zhǔn)下所編的彈道表（含基本彈道諸元和修正諸元）進(jìn)行彈道的諸元和修正諸元查算和反查算。應(yīng)用比較簡單?，F(xiàn)在就是利用彈道表解法的表格法。從上面的計(jì)算和已知條件知：c=0.597.v0=90Qn/s、0=45。，查《地面火炮外彈道表》，得彈道諸元數(shù)據(jù)如下表：表4.1彈道諸元數(shù)據(jù)彈道諸元c v09000.5523493射程X0.60222050.5581.14飛行時(shí)間T0.6078.650.55335落速vc0.603300.5563。53'落角c0.6063。27'0.558329彈道高丫0.60790510

沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文已知。、工、0,應(yīng)用表格法進(jìn)行單變直線插值，所得諸元為與。、V。、。相應(yīng)的諸元，見下表。表4.2表格法彈道諸元cv0900Xc1XcXcX2其計(jì)算程序如下式:XX11V02 V01XX12 11XXX21XVV—0 01-V02 V01c c1 Xcc-X22X21X(4.1)射程234930.5970.55(222050.60.5523493)22564.5飛行時(shí)間81.140.5970.55(78.620.60.5581.14)78.8落速0597055，335 (330335)330.30.60.55落角63°53'0.5970.55+0.60.55 (6327,-63°53')=63°29'彈道高83290.5970.55(79050.60.558329)7930.4經(jīng)過插值計(jì)算得到以下:11沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文X=22564.5m =63°29‘cT=78.8s Y=7930.4mv=330.3m/s在彈道頂點(diǎn)，速度v由VX=22564.5/78.8=286.35m/SflXV=286.35m/s；ssT s時(shí)間ts0.4夕=0.45x78.8=35.46s水平射程x=0.6X=0.6x22564.5=13538.7表格插入結(jié)果如下:表4.3表格法彈道諸元cv0900X0.55234930.59722564.50.6022205Y0.5583290.5977930.40.607905T0.5581.140.59778.80.6078.65c0.5563°53'0.59763°29'0.6063°27'vc0.553350.597330.30.6033012

沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文5彈丸飛行穩(wěn)定性計(jì)算所謂彈丸飛行的穩(wěn)定性是指彈丸在短時(shí)間或長時(shí)間擾動(dòng)下，實(shí)際彈道與理想彈道的偏差不超過一定范圍。其擾動(dòng)因素可以瞬時(shí)地起作用，也可持續(xù)地起作用。彈丸具有陀螺穩(wěn)定性和追隨穩(wěn)定性是其飛行穩(wěn)定的必要條件。5.1彈丸陀螺穩(wěn)定性計(jì)算彈丸的陀螺穩(wěn)定性是指高速旋轉(zhuǎn)的彈丸具有定軸性和抗擾性。 只要膛線纏度(=30)小于某一最大值一一膛線纏度上限為上就可以保證彈丸具有陀螺穩(wěn)定性。n1n2.1Th\,Cdn1n2.1Th\,Cd(5.1)…1上21多付冰Cdomzo式中，質(zhì)量分布系數(shù)3.14:—I-(5.1)…1上21多付冰Cdomzo式中，質(zhì)量分布系數(shù)3.14:—I-.1198\,100=0.520.0.5715.635.689.460.91103=0.58質(zhì)量系數(shù)Cm=m/(d3x103)=15.6轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比Jy/Jx=2.0354kgd/0.2153kgd=9.46空氣密度函數(shù)H(y0)=1(標(biāo)準(zhǔn)情況下)翻轉(zhuǎn)力矩特征數(shù)\功由《外彈道學(xué)》表2-5(49頁)得K(v0)=0.91x03阻質(zhì)心距由高巴爾公式hh00.5Q0.161m (5.2)式中，h0——頭部底至質(zhì)心的距離，h0=35mm;ht 頭部長，,=314mm;d 彈丸最大直徑，d=100mm貝山hh00.57ht0.16d=35+0.57x314-100x0.16=198mm數(shù)據(jù)代入式(5.2)算得 上=35.6812

沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文因?yàn)樯侠p度上=35.68>=32，故彈丸具有陀螺穩(wěn)定性。5.2彈丸追隨穩(wěn)定性計(jì)算彈丸追隨穩(wěn)定性的物理本質(zhì)是：彈軸追隨彈丸速度矢量的下降而下降。滿足條件的彈丸，稱為具有追隨穩(wěn)定性。此殺爆彈最大射角通常取 45。PmaxPm已知。=0.597、V0=9001^^的條件下，應(yīng)用《地面火炮外彈道表》，查表得部分彈道諸元婁攵據(jù)，見上表5.1即丫=7930.4m火炮膛線纏度大于膛線纏度下限下，彈丸的飛行就滿足追隨穩(wěn)定性要求.即：gCD2V 1 - m m_ ekts

下2hIPs0mHMa 0m式中:質(zhì)量分布系數(shù) =0.52-0.60取=0.58;質(zhì)量系數(shù)C=m/(D3mx103)=15.6/0.31x103=15.6;最大直徑Dm=100mm;彈丸初速V0=900m/s;取6%1阻質(zhì)心距由高巴爾公式卜h00.57ht0.161m式中，h0——頭部底至質(zhì)心的距離，h0=35mm;ht 頭部長，ht=314mm;d 彈丸最大直徑，d=100mm貝山hh00.57ht0.16d=35+0.57x314-100x0.16=198mm最大動(dòng)力平衡角 15 0.26rad;1Ps0m空氣密度函數(shù)Hy20000Y將Y=7930.4m代入得Hy0.43;20000Y應(yīng)用西亞切代替求在后效時(shí)期的速度V即s其中IUCsii2 IV00.750其中IUCsii2 IV00.7500?5960.50.7750.7500.60.50.774(5.4)Cc0.597 0.7774 0.46207813沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文IV0.0765283 表5.3IVJ查表所得結(jié)果V IV0900.7 表5.3IVJ查表所得結(jié)果V IV0900.7 0.0765283 899.5 0.767704將6 0.462078及I9000.076669525代入式（5.4得IUs0.5387475,再根據(jù)其查《地面火炮彈道表》（下冊）。查的如表5.4表5.4Us查表所得結(jié)果IV0 Us0.53832 332.30.53874750.54010 331.9140 899.5900.7補(bǔ)償系數(shù)查《地面火炮外彈道表》（下冊）如表5.2計(jì)算I?。）查《地面火炮外彈道表》（下冊）如表5.3表5.2 查表所得結(jié)果TOC\o"1-5"\h\z補(bǔ)償系數(shù) ^"■■---■-V0..... 9000.5 0.7500.596 0.6 0.775沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文得:Us332.3得:Us332.30.53874750.538320.540100.53832331.9332.3332.2得出歷332.2m/s即VUcos/cos234.9m/s.翻轉(zhuǎn)力矩特征數(shù)查《外彈道學(xué)》表2-5得KmzVs0.97103,貝U：KMKV上KV1.082103

mz mzs\I4.5 mzsV4.5將所知數(shù)據(jù)代入式（5.3）得下4.038。即 下滿足追隨穩(wěn)定性要求。15沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)論文6結(jié)果分析經(jīng)過了上面的計(jì)算我們得到了彈形系數(shù)為1=0.932按43年阻力定律1=0.85?1,0是在要求范圍內(nèi)，對于彈形比較好的彈丸在0.7左右，和我們的0.9有點(diǎn)差異，我們分析的原因有：彈形系數(shù)和彈徑?jīng)]有聯(lián)系，和彈形有關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)彈道的圓柱部的長徑比在1-2之間，而我們的長徑比為2.11彈帶距離彈尾應(yīng)該大于d/4=25刖，而我們的彈丸的距離為20.74這兩個(gè)差別對我們的彈形系數(shù)有一定的影響。并且我們的彈頭圓弧形，加上引信的形狀也有一定的影響的！因?yàn)樵陲w行過程帶有引信的。我們在進(jìn)行的計(jì)算參照的標(biāo)準(zhǔn)是沈陽理工大學(xué)主編的彈丸空氣動(dòng)力學(xué)，CCCCC0.03730.09350.094260.037660.26272就是頭部波阻、x0xfxd xn xt尾部波阻、底部阻力和摩擦阻力之和。各部分的阻力系數(shù)對總的阻力系數(shù)有影響，我們的波阻占的總阻比例是(0.09426+0.0373)/0.2627250.08%,摩擦阻力占地比例：0.03766/0.2627214.33%,底部阻力占地比例：0.0935/0.26272=35.59%一般的超音